Η L-γλουταμίνη ρυθμίζει τη μεταφορά του αζώτου από και προς τους μύες, προάγοντας την ισορροπία των αμινοξέων στο σώμα. Παρότι η L-γλουταμίνη, επειδή συντίθεται ενδογενώς θεωρείται μη ουσιώδες αμινοξύ, γίνεται ουσιώδες και απαραίτητο σε περιόδους έντονης σωματικής άσκησης καθώς και σε άλλες περιπτώσεις έντονου μεταβολικού στρες. Κάτω από αυτές τις συνθήκες τα επίπεδα της γλουταμίνης στο πλάσμα μειώνονται και μπορεί να χρειάζεται αναπλήρωση των αναγκών.

Το αμινοξύ L-γλουταμίνη παίζει πρωταρχικό ρόλο στην ομαλή λειτουργία του ανοσοποιητικού συστήματος, των εντέρων αλλά και του εγκεφάλου.